KR20140103000A - 광영역 시료 내 다수 생체 표지자를 고속 정량 분석하는 라만 분석 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래의 스팟 단위의 분석과 상이하게, 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 Read-out함으로써 카메라 동작에 의해 발생하는 노이즈를 줄이면서 스캔 속도를 향상하도록 하여 다차원 다중 표지자 분석의 속도를 매우 향상시키며, 연속 순차 스캔 방식의 특성을 고려하여 단일의 플립미러부를 구성하고 가변 일축과 수직되는 타 축에 대해 플립미러부 전체를 이동시킴으로써 분석의 정밀도는 저하하지 않으면서 해당 축 구동부의 크기와 비용을 절감하도록 하여 라만 분석 장치 구성의 효율성을 높이고, 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 기 설정된 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵으로 분석하여 분석 결과를 도출함으로써 시료의 정확한 위치 및 절대적 분광 정보보다 속도와 정량 분석에 최적화하도록 하여 다중 질병 진단의 해석 또는 다중 진단 시약의 분석에 매우 적합하며, 자동 초점 조정 센서를 통해 시료를 안착시키는 스테이지를 대물렌즈와 대면하여 움직이며 스캔에 따른 시료 높이 변화를 보정함으로써 광원의 에텐듀를 최소화하도록 하여 라만 이미지의 분석 효율을 더욱 높이는 효과가 있다.
Description
본 발명은 라만 신호가 표지된 생체 시료의 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광범위 시료에 존재하는 다수의 미량 생체 표지자를 고속 정량 분석할 수 있으면서도 크기와 비용을 줄인 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
라만 분석 장치는 라만 스펙트럼을 측정하는 분광계를 이용하여 라만 스펙트럼이 나타내는 시료의 물성 특징을 분석하는 장치로서, 라만 스펙트럼을 생성하기 위해 레이저를 주로 사용하는 광원과 분광계를 기본으로 구성된다.
사용되는 레이저로서는 자외선에서 적외선 파장 영역에 이르는 다양한 파장의 레이저가 상용되고 있으며, 생체 시료를 대상으로 하는 경우에는 주로 가시광선 및 근 적외선 영역의 에너지를 갖는 레이저를 많이 사용한다. 이에는 아르곤 레이저의 514.5nm 라인, 크립톤 레이저의 647nm 라인 및 YAG 등 고체 레이저의 532nm 라인과 660nm 라인과 785nm 라인 등이 그 예이다.
분광계로는 레일리 산란 등의 미광(謎光)을 충분히 제거할 필요가 있어서 더블 모노크로메이터를 2개 및 3개를 사용하는 방법이 사용되어 왔는데, 최근에는 우수한 광 특성을 갖는 간섭필터를 사용하고 1개의 모노크로메이터를 사용하는 것이 보편화되었다.
도 1은 종래의 라만 분석 장치의 구성도이며, 도 2는 종래의 라만 분석 방법의 예시도다.
도 1을 참조하면, 종래의 라만 분석 장치에서 레이저 광원(10)으로부터 출발하는 광원은 공간 필터(11:Spatial Filter)와 미러(12:Mirror) 및 다이크로익 미러(13:Dichroic Mirror)로 구성되는 광 경로를 거쳐 X축 미러(14:X-axis Mirror)에 도착한다.
종래의 라만 분석 장치는 광 경로 상에 X축 및 이와 수직인 Y축으로 움직이는 X축 미러(14:X-axis Mirror) 및 Y축 미러(15:Y-axis Mirror)를 배치하고, 이들을 각각 미세 조정하여 대물렌즈(20)를 통해 광원이 입사되어 스테이지(29) 상의 시료(21)와 만나는 경로를 스팟(Spot)별로 미세하게 이동시킬 수 있다.
X축 미러(14) 및 Y축 미러(15)는 보이스 코일 모터(16,17:Voice Coil Motor) 및 이의 구동을 제어하는 드라이버(18,19)를 통해 미세 조정이 가능하다.
대물렌즈(20)를 통해 입사한 광원은 시료(21)와 부딪쳐 산란하게 되는데, 대부분은 입사광과 같은 에너지를 가지고 산란하나, 일부는 고유한 정도로 시료(21)와 에너지를 주고받아 비탄성 산란하게 된다.
이때, 시료(21)의 물성 특성에 따라 광원이 에너지를 잃는 스톡스(Stokes) 산란 및 광원이 에너지를 얻는 안티 스톡스(Anti-Stokes) 산란의 파장은 고유한 형태로 나타나며, 분광계(50)는 에지 필터(28:Edge Filter)를 통해 이를 수집(일반적으로 스톡스 산란)하여 고유한 형태의 스펙트럼으로 표시할 수 있다.
종래의 라만 분석 장치에서는 이러한 스팟 별 스펙트럼 영상을 카메라(40)로 반복적으로 촬영한 후 컴퓨터(30)로 분석하여 시료(21)의 특성을 파악한다.
상기와 같은 구성은 X축 미러(14)와 Y축 미러(15)를 분리 구성한 후 이를 각각 미세 조정하는 구성(통상, 이를 갈보 미러라 함)으로 인해, 그 정밀도가 고도로 요구되는 고가의 부속품이 복수로 탑재되어야만 하므로 비용이 높아지며, 측정 범위가 넓어질 경우 광학적 왜곡에 의해 중심에서 멀어지는 영역의 품질이 저하되는 문제가 있어 그 측정 영역에 한계가 존재한다. 도한, 레이저 광이 상기 X축 미러(14)와 Y축 미러(15)에 공통적으로 반사되어야 하므로 반사 가능한 물리적 반사 영역 제한에 의해 측정 가능한 시료의 넓이가 제한되는데, 일반적으로 다수 생체 표지자 분석을 위한 시료에 요구되는 넓이에 대응하지 못하고 있는 실정이다.
물론, 미러 대신 스테이지가 움직이는 경우나 이들을 모두 지원하는 경우도 있으나 정밀도 및 속도가 낮고 비용이 높아지며 크기가 커져 경제성과 성능 모두 바람직하지 않다.
도 2는 도 1에 도시한 라만 분석 장치의 정보의 수집 및 분석 방식을 개략적으로 도시한 것으로, 라만 분석 장치가 스팟(22)별로 X축 미러(14) 및 Y축 미러(15)를 미세 조정하여 광 경로(25)를 이동시키며 분광계(50)가 스팟(22)별로 수집(26)한 라만 정보를 분석 툴(35)이 기 설정된 스팟별 정보를 포함하는 라만 맵(36:Raman Map)과 대응시켜 분석한다.
앞서 예를 든 도 1의 라만 분석 장치는 반도체 웨이퍼의 크랙 검사나 이물 검사, 미세 시료의 분석 등에 사용되고 있는데, 그 규모가 크고 비용이 높으므로 주로 산업용 장비나 연구/학술용으로 활용된다. 하지만 부피가 크고 비용이 높으며 측정할 수 있는 시료의 면적이 제한적이어서 다중 생체 표지자 분석에는 활용되기 어려운 실정이다.
현재 라만 분석 장치 제조사로는 "JY-Horiba"(Horiba Jobin Yvon)사와 "Renishaw"사가 가장 널리 알려져 있다. 상기와 같은 유명 제조사의 라만 분석 장치의 경우 일정한 영역에 대한 스캔 검사가 가능하지만 검사 가능한 영역이 제한적이어서 다수 생체 표지자 분석을 위한 충분한 영역의 시료를 빠르게 검사하기 어렵고, 해상도가 낮아 목표로 하는 품질을 얻기 어려울 뿐만 아니라 고가의 구동부로 구성되어 있어 비용이 높아 생체 표지자 분석의 용도로 보급하기는 현실적으로 어렵다.
도 9는 유럽 공개공보 EP1983332A1호에 공개된 "JY-Horiba"사의 라만 분석 장치의 구성도이다.
도 9를 참조하면, 해당 라만 분석 장치 역시, X축 미러와 Y축 미러(14a, 14b)가 분리 구성되어있으므로 스캔 영역이 좁고, 정밀 구동을 위한 구동부의 비용이 높아져 생체 표지자 분석 용도로 보급하기 어렵다.
한편, "Renishaw"사의 경우 PCT 공개공보 WO 2009/093050A1호를 통해 소위 "라인스캔"이라는 기술로 스캔 속도와 정밀도를 개선하는 기술을 개시하고 있으나, 이는 소정 크기의 라인을 단위로 시료를 분석하되, 해당 시료가 적용된 스테이지가 X, Y축으로 이동하는 구성을 가진 것이다. 이러한 구성을 취함으로써 좀 더 넓은 면적의 시료를 측정할 수 있으나 이러한 구성은 스테이지가 광학 측정부와 연동하여 정밀하게 동작하여야 한다는 점에서 외부 환경에 민감하고, 스테이지 구동을 위한 비용이 높으며, 부피가 커지는 한계가 존재하므로 이 역시 생체 표지자 분석의 용도로 보급하기는 어려운 실정이다.
한편, 종래의 단일의 생체 표지자를 이용한 질병의 진단은 다량의 시료가 필요하며 그 진단 속도가 매우 느려 진단 비용이 상승하고 많은 수의 진단이 어렵다. 또한, 진단 시약의 후보군을 탐색하기 위해서는 다수의 후보물질을 검사해야 하는데, 후보 물질을 단수로 검사하는 경우 최적의 후보물질 발굴을 위해 긴 탐색시간이 필요하므로 실효성이 낮다.
그에 따라 최근에는 다중 표지자를 이용한 진단 시약의 탐색 및 질병 진단법에 나노 분광학을 적용한 기술이 활용되고 있다. 최근의 가장 각광받는 기술로서는 다중 표지 프로브(Probe)를 이용하여 다수의 바이오 마커에 대한 독립적인 신호를 얻고 이를 한 번에 분석하여 다중 표적을 동시에 검출하는 방식으로, 다양한 방식에 대한 연구가 학계에 보고되고 있다.
이러한 다중 진단에 적용하는 신호의 Read-out 방식은 종래와 같이 단일 시료를 여러 스팟(spot)에 나눠서 분석하여 검사 항목에 따라 시료의 양이 증가하는 멀티 스팟팅(Multi spotting) 기술이 아니라, 금 또는 은의 나노입자를 이용한 프로브를 제작하여 신호의 민감도를 증가시키는 나노 프로브(nanoprobe) 기술을 통해 정량적 분석 결과를 도출하는 기술로서, 다차원 표지 기술을 통해 다량의 서로 다른 물질의 표지가 동시에 가능하다.
이러한 다중 표지자 진단에 최근 적용되는 가장 일반적인 나노 프로브 기술은 FACS(Fluorescense-Assisted Cell Sorter)와 같은 형광 기반의 다중 측정 기술을 들 수 있는데, 이러한 방식은 형광을 기반으로 측정하기 때문에 단위 측정 물질의 파장 폭이 넓어 다중 진단이 가능한 표지자의 개수가 제한되므로 수백만 개 이상의 후보물질을 표지하거나 탐색하는 분야에는 사용할 수 없다.
전술한 종래 라만 측정 장치의 구조적 제한과 다중 표지자 분석 방식의 한계에도 불구하고 의료 서비스의 수준이 높아짐에 따라 다중 생체 표지자 분석에 대한 수요가 증가하고 있으므로 다중 생체 표지자 분석을 위한 충분한 넓이의 시료에 대한 분석이 가능한 라만 분석 장치를 일반 병의원에 보급이 가능할 정도의 낮은 비용과 테이블 탑 정도의 소형 크기와 빠른 측정이 가능하면서도 신호의 민감도와 정확도가 높은 새로운 기술이 요구되고 있는 실정이다.
한편, 종래의 라만 분석 장치는 스팟이나 일정한 크기의 라인 영상을 반복하여 획득한 후 매 획득한 결과물을 라만 맵과 대응시켜 분석하므로 위치 정보나 그에 따른 라만 정보에 민감한 시료에서는 효율적일 수 있으나, 생체 표지자 분석을 위한 광범위 시료에 존재하는 다수의 미량 생체 표지자를 신속하고 정밀하게 정량분석해야 하는 경우에는 한계가 있다.
또한, 종래의 라만 분석 장치는 매 측정 위치의 영상을 개별적으로 획득하기 때문에 카메라의 영상 획득 동작 시마다 발생하는 노이즈로 인해 이를 저감시키는 구성이 부가되어야 하므로 정밀도가 낮고 스캔 속도가 느려져 광범위 시료의 다중 진단에 효율적이지 못하다.
특히, 다차원 표지 기술을 통해 다량의 서로 다른 물질을 고속으로 탐색하여 다중 질병을 동시에 진단하거나 진단 시약의 후보군에서 적합한 시약을 탐색하는 분야에서는, 시료의 위치별 라만 정보의 정확성보다는 시료 전체에서의 라만 정보의 확률적 분포 및 그에 이용되는 계수 정보가 분석의 정밀도에 훨씬 더 큰 영향을 미치기 때문에 균일한 측정 환경에서 고속 측정을 통한 연속적 결과 수집이 중요하다.
결국, 아직까지 의료용 생체 표지자 분석을 위한 적절한 수준의 라만 분석 장치가 제공되지 못하고 있으며, 현재의 카메라 촬영 방식이나 분석 방식 또한 생체 표지자 분석에 최적화되지 못한 상황이므로 일반 병,의원에서 다중 생체 표지자 분석을 실시하는 것은 기술적, 경제적으로 어려운 상황이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 목적은 종래의 스팟 단위의 분석과 상이하게, 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 Read-out함으로써 카메라 동작에 의해 발생하는 노이즈를 줄이면서 스캔 속도를 향상하도록 한 라만 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 다른 목적은 연속 순차 스캔 방식의 특성을 고려하여 단일의 플립미러부를 구성하고 가변 일축과 수직되는 타 축에 대해 플립미러부 전체를 이동시킴으로써 분석의 정밀도는 저하하지 않으면서 해당 축 구동부의 크기와 비용을 절감하도록 한 라만 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 기 설정된 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵으로 분석 결과를 도출함으로써 시료의 정확한 위치 및 절대적 분광 정보보다 속도와 정량 분석에 최적화하도록 한 라만 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 자동 초점 조정 센서를 통해 시료를 안착시키는 스테이지를 대물렌즈와 대면하여 움직이며 스캔에 따른 시료 높이 변화를 보정함으로써 광원의 에텐듀를 최소화하도록 한 라만 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치는 시료에 존재하는 복수 종류의 미량 생체 표지자 정보를 일괄 수집 분석하는 라만 분석 장치로서, 레이저 광원으로부터 제공되는 입사광을 반사시키며 일축에 대한 반사 경로를 기 설정된 범위의 속도로 가변시키는 플립미러부, 상기 플립미러부의 가변 축과 수직되는 타 축을 기준으로 상기 플립미러부를 위치를 상기 플립미러부 가변속도보다 느린 속도로 상기 플립미러부의 동작에 동기시켜 가변시키는 엑추에이터부, 상기 플립미러부와 엑추에이터부를 제어하여 대물렌즈를 통해 상기 시료에 제공되는 입사광이 검사 영역 중 적어도 일부 영역을 연속적으로 순차 스캔하도록 하는 스캔 제어부 및 상기 스캔 제어부에 의해 입사광이 상기 검사 영역을 순차 스캔하면서 발생되는 상기 복수 종류의 생체 표지자에 의한 라만 신호가 혼합된 반사광을 기 설정된 광 경로를 통해 입력받아 해당 반사광에 대한 분광 정보를 카메라를 통해 출력하되, 시료별로 설정된 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 출력하는 분광부를 포함한다.
상기 엑추에이터부는 소형 모터, 피에조 엑추에이터, 초음파 엑추에이터를 포함하는 선형 제어 가능한 범용 구동부 구조를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 플립미러부는 보이스 코일 모터나 MEMS 구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 스캔 제어부는 상기 시료를 안착시키는 스테이지를 상기 대물렌즈의 대면에 대해 상하 방향으로 움직이며 상기 스캔에 따른 시료 높이 변화를 보정하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 분광부는 500 나노미터에서 600 나노미터 사이에서 최고의 양자 효율(Quantum Efficiency)를 갖는 CCD를 포함하는 것이 바람직하며, 시료 목적에 따라 다른 파장 영역대로 선택이 가능하다.
상기 라만 분석 장치는 탁상형이며 일체형일 수 있다.
한편, 일례로서 상기 시료는 복수 종류의 생체 표지자가 혈액과 혼합된 1 제곱 밀리미터 면적 이상일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법은 시료에 존재하는 복수 종류의 미량 생체 표지자 정보를 일괄 수집 분석하는 라만 분석 장치의 측정 방법으로서, 상기 연속적 분광 정보를 기 설정된 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵의 형태로 분석하여 분석 결과를 도출하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 라만 분석 방법은 다차원 다중 표지자 분석 및 측정을 통해 상기 라만 맵 상의 정보를 기초로 복수 질병에 대한 개별적 발병 가능성을 동시에 분석하는 다중 정량 진단을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치 및 방법은 종래의 스팟 단위의 분석과 상이하게, 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 Read-out함으로써 카메라 동작에 의해 발생하는 노이즈를 줄이면서 스캔 속도를 향상하도록 하여 다차원 다중 표지자 분석의 속도를 매우 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치 및 방법은 연속 순차 스캔 방식의 특성을 고려하여 단일의 플립미러부를 구성하고 가변 일축과 수직되는 타 축에 대해 플립미러부 전체를 이동시킴으로써 분석의 정밀도는 저하하지 않으면서 해당 축 구동부의 크기와 비용을 절감하도록 하여 라만 분석 장치 구성의 효율성을 높이는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치 및 방법은 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 기 설정된 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵으로 분석하여 분석 결과를 도출함으로써 시료의 정확한 위치 및 절대적 분광 정보보다 속도와 정량 분석에 최적화하도록 하여 다중 질병 진단의 해석 또는 다중 진단 시약의 분석에 매우 적합한 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치 및 방법은 자동 초점 조정 센서를 통해 시료를 안착시키는 스테이지를 대물렌즈와 대면하여 움직이며 스캔에 따른 시료 높이 변화를 보정함으로써 광원의 에텐듀를 최소화하도록 하여 라만 이미지의 분석 효율을 더욱 높이는 효과가 있다.
도 1은 종래의 라만 분석 장치의 구성도.
도 2는 종래의 라만 분석 방법의 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법의 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립미러부의 동작 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 영상 스캔의 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 스캔 패턴의 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법의 순서도.
도 9는 종래의 라만 분석 장치의 구성도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 영상 및 스펙트럼의 예시도.
도 2는 종래의 라만 분석 방법의 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법의 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립미러부의 동작 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 영상 스캔의 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 스캔 패턴의 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법의 순서도.
도 9는 종래의 라만 분석 장치의 구성도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 영상 및 스펙트럼의 예시도.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시 예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치의 구성도다.
도 3을 참조하면, 상기 라만 분석 장치는 시료(21)에 존재하는 복수 종류의 미량 생체 표지자 정보를 일괄 수집 분석하는 라만 분석 장치로서, 레이저 광원(10)으로부터 제공되는 입사광을 반사시키며 일축에 대한 반사 경로를 기 설정된 범위의 속도로 가변시키는 플립미러부(81), 상기 플립미러부(81)의 가변 축과 수직되는 타 축을 기준으로 상기 플립미러부(81)를 위치를 상기 플립미러부(81) 가변속도보다 느린 속도로 상기 플립미러부(81)의 동작에 동기시켜 가변시키는 엑추에이터부(60), 상기 플립미러부(81)와 엑추에이터부(60)를 제어하여 대물렌즈(20)를 통해 상기 시료(21)에 제공되는 입사광이 검사 영역 중 적어도 일부 영역을 연속적으로 순차 스캔하도록 하는 스캔 제어부(65,75) 및 상기 스캔 제어부(65,75)에 의해 입사광이 상기 검사 영역을 순차 스캔하면서 발생되는 상기 복수 종류의 생체 표지자에 의한 라만 신호가 혼합된 반사광을 기 설정된 광 경로를 통해 입력받아 해당 반사광에 대한 분광 정보를 카메라(40)를 통해 출력하되, 시료별로 설정된 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 출력하는 분광부(50)를 포함한다.
상기 플립미러부(81)는 도시 및 식별 구분의 편의를 위해 플립미러(80)를 포함하는 사각형으로 도시하였으나, 상기 플립미러(80) 및 상기 가변 축과 상기 타 축 또는 상기 플립미러(80) 및 상기 가변 축의 구동 구성(70,75) 및 상기 타 축의 구동 구성(60,65) 등으로 구성되어 가변 및 이동이 편리하도록 구성할 수 있음은 물론이다.
바람직한 실시 예로서, 상기 라만 분석 장치에서 레이저 광원(10)으로부터 출발하는 입사광은 공간 필터(11:Spatial Filter)와 하나 이상의 미러(12,14:Mirror) 및 다이크로익 미러(13:Dichroic Mirror)로 구성되는 광 경로를 거쳐 플립미러부(81)에 도착한다.
상기 라만 분석 장치는 광 경로 상에 배치한 플립미러부(81)의 가변 축의 구동부(70)를 통해 가변 축 방향의 광 경로를 빠른 속도로 이동시키며 상기 타 축 방향은 이에 비해 느린 속도로 이동시킨다.
즉, 스캔 동작을 위해서는 일 축의 고속 구동이 필요하지만, 다른 축의 경우 상대적으로 구동 속도가 느리더라도 무방하다.
상기 라만 분석 장치는 상기 스캔 제어부(65,75)를 통해 이러한 동작을 미세 조정하여 대물렌즈(20)를 통해 입사된 광원이 스테이지(29) 상의 시료(21)와 만나는 지점이 연속적인 경로를 갖도록 구성할 수 있다.
상기 가변 축(예를 들어, X축)의 미세 조정은 액추에이터(Actuator)와 같은 보이스 코일 모터(70:Voice Coil Motor)나 멤스(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems) 구동부 및 이의 구동을 제어하는 드라이버(75)를 통해 고속 미세 조정이 가능하다. 이는 상용 갈보 미러(Galvo Mirror)를 이용할 수 있다.
여기서, 구동부를 MEMS로 할 경우 고정 주파수로 진동하므로 절대 위치 조정은 어렵지만 스캔 구동에는 적합하고 미러도 일체화할 수 있어 크기와 비용을 크게 줄일 수 있다.
그러나, 상기 타 축(예를 들어, Y축)의 조정은 소형 모터(60), 피에조 엑추에이터 혹은 초음파 엑추에이터와 같은 상대적으로 저렴하고 선형 제어가 용이한 모터를 이용할 수 있으며 이의 구동을 제어하는 드라이버(65)를 통해 조정이 가능하다. 이를 통해, 비용을 낮추고 제어 부담을 줄일 수 있다.
한편, 상기 대물렌즈(20)를 통해 입사한 광원은 시료(21)와 부딪쳐 산란하게 되는데, 대부분은 입사광과 같은 에너지를 가지고 산란하나, 일부는 고유한 정도로 시료와 에너지를 주고받아 비탄성 산란하게 된다.
이때, 시료(21)의 물성 특성에 따라 시료(21)가 에너지를 잃는 스톡스(Stokes) 산란 및 시료가 에너지를 얻는 안티 스톡스(Anti-Stokes) 산란의 파장은 고유한 형태로 나타나며, 상기 분광부(50)는 에지 필터(28:Edge Filter)를 통해 이를 수집(일반적으로 스톡스 산란)하여 고유한 형태의 스펙트럼으로 표시할 수 있다.
상기 라만 분석 장치에서는 시료(21)별로 설정된 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라(40) 동작 기간 중 출력하여 컴퓨터(30)로 분석하여 시료(21)의 특성을 파악할 수 있다.
여기서, 상기 카메라(40)의 개별 동작은 카메라 초기화(촬상부 메모리 클린, 자동 노출 조정, 화이트 밸런스 조정 등)와 카메라 셔터 동작에 따른 광 수집, 수집 영상의 출력 포맷 처리의 일련의 과정을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법의 예시도로서, 본 발명의 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 분광부(50)가 이러한 상기 복수 종류의 생체 표지자에 의한 라만 신호가 혼합된 반사광을 기 설정된 광 경로를 통해 입력받아 해당 반사광에 대한 분광 정보를 카메라(40)를 통해 출력하되, 시료(21)별로 설정된 하나 이상의 순차 스캔 구간(22,23)에 대한 연속적 분광 정보(24)를 한 번의 카메라 동작 기간 중 출력하고 이를 분석 툴(35)이 상기 시료 상의 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵(37:Raman Map)으로 분석하여 분석 결과를 도출한다.
종래의 라만 분석 장치는 상술한 바와 같이 스팟별 영상을 반복하여 획득한 후 일일이 스팟별 정보를 포함하는 라만 맵과 대응하여 분석하므로 스팟별 위치 정보와 그에 따른 라만 정보에 민감한 시료에서는 효율적일 수 있으나, 상술한 광범위 시료에 존재하는 다수의 미량 생체 표지자를 이른 시간 내에 정량분석이 가능하도록 하는 라만 분석 방법에는 적합하지 않다.
특히, 다차원 표지 기술을 통해 다량의 서로 다른 물질을 고속으로 탐색하여 다중 질병을 동시에 진단하거나 진단 시약의 후보군에서 적합한 시약을 탐색하는 분야에서는, 시료의 위치별 라만 정보의 정확성보다는 시료 전체에서의 라만 정보의 확률적 분포 및 그에 이용되는 계수 정보가 분석의 정밀도에 훨씬 더 큰 영향을 끼치기 때문이다.
또한, 다중 생체 표지자에 혈액을 적용한 적어도 1 제곱 밀리미터(mm)의 대면적 시료에 대한 측정이 필요하므로 검사 면적의 대형화와 그에 따른 속도 개선이 요구된다.
더불어, 종래의 라만 분석 장치는 스팟을 단위로 측정하므로 카메라의 스팟별 동작에 의해 매 동작시 발생하는 노이즈로 인해 연속 스캔에 비해 정밀도가 더 낮아지게 된다.
아울러, 종래의 라만 분석 장치는 소위 "라인 스캔"으로 불리는 스캐닝 방식을 사용하거나 상술한 멀티 스팟팅 방식을 사용하는 데 이러한 방식들은 본 발명과 같이 연속 영역에 대한 순차 스캔을 수행하지 않고 일부 이상의 영역에 대해 불연속적인 스캔 방식을 수행하게 되어 촬영 동안 발생하는 노이즈가 커지게 된다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 종래의 스팟 단위의 분석과 상이하게, 하나 이상의 순차 스캔 구간(전체 영역 또는 소정 분할 영역 등)에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 Read-out하므로 매번 카메라 동작에 의한 초기화 시 발생하는 노이즈를 한번으로 줄이면서 스캔 속도를 향상시키므로 고속 다차원 다중 표지자 분석의 속도와 품질을 향상시킨다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵(37)으로 분석하여 분석 결과를 도출하므로, 시료(21)의 정확한 위치(22) 및 절대적 위치의 분광 정보가 아닌 정량 분석을 요구하는 다중 질병 진단의 해석 또는 다중 진단 시약의 분석에 매우 적합하다.
더불어, 본 발명의 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 플립미러부(81)의 가동 범위와 이를 타 축으로 이동시키는 엑추에이터부(예를 들어, 소형모터(60), 피에조 엑추에이터, 초음파 엑추에이터)의 가동이 서로 영향을 주지 않으므로(기존 X,Y 구성의 미러부는 각 가동 범위가 광 경로를 감안하여 제한적임), 대면적 시료에 대한 스캔이 가능하므로 1 제곱 밀리미터(mm) 이상의 시료에 대해서도 용이하게 대응할 수 있다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 상기 엑추에이터부(60)는 소형 모터 또는 피에조 엑추에이터, 초음파 엑추에이터 등과 같이 비교적 저렴하고 선형 제어가 용이하면서도 적절한 제어 정밀도를 가지는 범용 구동부와 드라이버로 구성할 수 있다.
상기 스캔 제어부(65,75)는 상기 시료(21)를 안착시키는 스테이지(29)를 상기 대물렌즈(20)의 대면에 대해 상하 방향으로 움직이며 상기 스캔에 따른 시료 높이 변화를 보정하는 보정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 스캔 제어부(65,75)는 자동 초점 조정 센서 등을 구비하여 시료를 안착시키는 스테이지(29)를 대물렌즈(20)와 대면하여 움직이며 스캔에 따른 시료 높이 변화를 감지하고 이를 보정하도록 구성할 수 있는 데, 이러한 경우 광원의 에텐듀를 최소화할 수 있어 라만 이미지의 분석 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 상기 라만 분석 장치는 라만 분광뿐만 아니라, 추가 구성을 더 포함하여 구성하여 형광 패턴과 같은 광학 패턴을 더불어 분석하도록 하여 다차원 다중 분석의 결과 신뢰도를 더욱 향상하도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 분광부(50)는 라만 스펙트럼의 피크치를 고려하여 가시광선 영역 중 타 파장 대역에 비해 500 나노미터에서 600 나노미터 사이에서 최고의 양자 효율(Quantum Efficiency)를 갖는 CCD(Charged Coupled Device)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하지만, 시료의 조건에 따라 다른 파장 영역을 사용할 수 있다.
더불어, 상기 라만 분석 장치는 종래의 X,Y축 갈보 미러를 이용하는 경우나 스테이지를 X,Y축으로 조정하는 방식에 비해 플립미러(80) 및 이를 구동, 제어하는 구성(60,70,65,75)이 매우 저렴하며 단일 구성으로 이루어져 크기를 줄일 수 있고 미러로만 X,Y축을 조절하는 경우에 비해 쉽게 대면적 스캔이 가능하도록 구성할 수 있으므로 탁상형 또는 일체형으로 소형화하는데 유리하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플립미러부(81)의 동작 예시도다.
도시된 라만 분석 장치의 스캔 부분은 시료(21) 스캔을 통한 라만 맵의 생성 시에 점(스팟) 단위의 분광 정보 수신이 아닌 연속 정보 수신을 통해 정량 분석하도록 하여 노이즈를 줄이고 속도를 개선하도록 함과 아울러 이러한 동작 방식에 최적화된 스캐너 구조를 적용하여 비용과 크기를 줄이면서 검사 영역을 확장하여, 광범위 시료(21)에 존재하는 다수의 미량 생체 표지자를 대상으로 고속 정량분석이 가능하며 소형 시스템으로 저렴하게 구성할 수 있다.
플립미러부(81)로 입사하는 광원의 광 경로(5)는 플립미러(80)의 가변 축의 회전 운동(71)과 타 축의 이동 운동(61)을 통해 대물렌즈(20)를 통과하여 스테이지(29)의 시료(21) 상에서 검사 영역 전체를 연속적으로 순차 스캔하도록 설정된다.
특히, 본 발명의 라만 분석 장치는 도 5에 도시한 바와 같이, 플립미러부(80,81)를 단일로 구성하여 그 부피를 줄이며, 다중 분석의 특성상 라만 정보의 분포 정보가 상대적으로 더 중요한 점을 이용하여 X축(71)에 비해 Y축(61)이 저속이며 제어 정밀도가 다소 낮아도 상술한 본 발명의 연속 순차 스캔 방식의 특성 및 정량 분석에 대해서는 동일 성능을 유지할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 영상 스캔의 예시도다.
도 6을 참조하면, 상기 라만 분석 장치는 시료를 스캔할 때, 일 축은 고속으로 타 축은 상기 일 축에 비해 저속으로 이동하며 시료를 스캐닝(23)한다.
특히, 나노 분광학을 이용한 진단 시약 후보군 탐색 및 다중 질병의 진단을 위해서는 탐색의 대상 수가 1차원의 표지 기술의 한계를 넘어서므로, 다차원 다중 표지 기술을 활용해야 한다.
이러한 다차원 다중 표지 기술에서의 표지 및 탐색 작업은 수백만 개까지의 후보 물질을 표지하거나 탐색할 수도 있으므로, 그 스캔 속도 및 시료 영상에서의 노이즈의 감소가 매우 중요하다.
또한, 상술한 바와 같이 다중 분석의 특성상 스팟별 라만 정보보다 전체적인 시료 상에서의 라만 정보의 분포 또는 패턴이 그 분석에 있어 더욱 중요하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 출력하는 특징적 구성을 통해 빠른 스캔과 정밀한 라만 정보의 패턴 분석이 가능하므로, 다차원 다중 표지자 분석 및 측정을 수행하는 나노 프로브, 진단 시약 및 다중 진단 분야에서 그 실효성이 매우 높다.
또한, 다차원 다중 표지자에 대해 라만 분광 신호 패턴뿐만 아니라, 형광 ,그래픽, 광학 패턴을 복합적으로 분석하는 멀티플 신호를 고속 측정하거나 탐색할 수도 있다.
더불어, 도시된 방식의 스캔 형태 이외에도, 소정의 각도를 가지는 스캔 방식(예를 들어, 브라운관 TV의 비월 주사나 순차 스캔 형태)이나 영역을 분할하여 영역별로 순차 스캔하는 방식 등으로 다양하게 변경 가능하며, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 영상과 스펙트럼의 예시도다.
바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 상술한 바와 같이, 다차원 다중 표지자 분석 및 측정을 위한 라만 분석을 통해 시료 내 표지(1)를 빠른 스캔으로 검출하여 정밀한 라만 정보의 패턴 분석이 가능하다.
바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 상술한 바와 같이, 다차원 다중 표지자 분석 및 측정을 위한 라만 분석을 통해 시료 내 표지(1)를 빠른 스캔으로 검출하여 정밀한 라만 정보의 패턴 분석이 가능하다.
해당 시료는 0.5 mm * 0.5 mm 크기의 시료에 대한 것으로 532 nm의 레이저 광을 1.5 mW의 출력으로 조사하면서 Point scan 방식에 의한 라만 맵을 얻은 것이 도 10a의 이미지이다.
이 경우 대면적의 시료를 빠짐없이 측정하는데 약 21분의 시간이 소요되었다. 하지만, 이미지 처리기능을 제거하고 대면적의 시료를 빠진 곳 없이 측정하는데 단 30초~2분의 시간이 소요되었으며 그 측정 결과가 도 10b와 같이 얻어졌다.
즉, 본 발명에서 제안한 방법을 사용하면 대면적의 시료를 빠진 곳 없이 공초점의 고효율 신호 수집 능력을 유지한 채 목적에 따라 측정시간을 희생하면서 이미징 기능을 최대화하거나 이미징 기능을 최소화하면서 측정시간을 최소화할 수 있다.
한편, 라만 신호는 상당히 미세한 신호이므로 정확한 판정을 위해서는 상당히 오랜 노출 시간이 요구되므로, 더욱 바람직한 실시 예로서 본 발명의 일 실시 예에 따른 라만 분석 장치의 상기 스캔 제어부(65,75)는 상기 시료에 대해 상기 순차 스캔 이전에 라만 방식이 아닌 형광 및 탄성 산란광 스캔 방식으로 상기 시료 내 표지(1)의 위치를 빠른 시간에 확인하는 프리 스캔(Pre-Scan)을 수행하도록 제어하고 이를 바탕으로 신호 발생부만을 재 스캔하는 방식으로 측정 시간을 단축하면서 S/N ratio를 극대화할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 시료 내 표지(1)의 위치만을 일차적으로 확인하기 위해 라만 방식이 아닌 상대적으로 시간이 덜 걸리는 방식으로 이차원 맵(2D MAP)을 작성하는 프리 스캔을 수행한 후, 상기 프리 스캔에 따라 표지의 존재가 확인된 위치(1)에 대해서 라만 측정을 수행하고 그 외의 부분(2)은 스킵하는 방식을 적용할 수 있다.
이러한 프리 스캔 방식의 예로서, 레이저를 이용하여 선형 광을 직접 확인하는 방식, 콘포컬 현미경으로 이미지를 얻는 방식, 표지에 형광을 적용하여 형광 이미지를 얻는 방식 혹은 비전을 통해서 2D 이미지를 얻는 방식 등 라만 방식에 비해 속도가 빠른 다양한 방식을 적용할 수 있다.
실질적으로 표지가 없는 부분(2)이나 프리 스캔으로 걸러지지 않는 정도의 표지라면 실제 라만 측정을 적용하여도 노이즈로 인식될 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 라만 분석 장치는 상술한 프리 스캔 방식의 적용을 통해 품질의 저하 없이 고속 측정을 수행할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔 스캔 패턴의 예시도다.
상술한 바와 같이, 상기 라만 분석 장치는 일 축이 타 축에 비해 저속으로 제어하여 플립미러부(81)를 이동시키면서 시료의 영상을 스캔한다. 물론, 이러한 스캔 패턴은 달라질 수도 있다.
바람직한 실시 예로서, 상기 라만 분석 장치는 나노 프로브를 이용한 분석에 활용할 경우 상기 레이저 광원(10)으로서 상기 나노 프로브에 최적화된 500-550nm의 파장 영역을 갖는 레이저를 사용할 수 있다.
또한, in vivo 시료에 대해서는 상기 라만 분석 장치에 적외선 분광법을 활용할 수 있도록 근 적외선 레이저(Near Infrared Ray Laser)를 더 구성할 수도 있다.
더불어, 상기 라만 분석 장치는 도 3에 도시한 각 구성을 모듈화하여 예를 들어, 각 모듈 간 정렬(Alignment)이 불필요하도록 구성하거나 업그레이드가 용이하도록 구성할 수도 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 라만 분석 장치는 상기 에지 필터(28)를 스톡스 산란에 적합하도록 구성하거나, 레이저 광원(10)을 교체식을 구성하여 레이저 교환이 쉽도록 구성할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법의 순서도다.
도 8을 참조하면, 상기 라만 분석 방법은 상기 라만 분석 장치의 플립미러부(81)가 레이저 광원(10)으로부터 제공되는 입사광을 반사시키며 일축에 대한 반사 경로를 기 설정된 범위의 속도로 가변시키는 단계(S10), 상기 라만 분석 장치의 엑추에이터부(60)가 상기 플립미러부(81)의 가변 축과 수직되는 타 축을 기준으로 상기 플립미러부(81)를 위치를 상기 플립미러부(81) 가변속도보다 느린 속도로 상기 플립미러부(81)의 동작에 동기시켜 가변시키는 단계(S20), 상기 라만 분석 장치의 스캔 제어부(65,75)가 상기 플립미러부(81)와 엑추에이터부(60)를 제어하여 대물렌즈(20)를 통해 상기 시료(21)에 제공되는 입사광이 검사 영역 중 적어도 일부 영역을 연속적으로 순차 스캔하도록 하는 단계(S30) 및 상기 라만 분석 장치의 분광부(50)가 상기 스캔 제어부(65,75)에 의해 입사광이 상기 검사 영역을 순차 스캔하면서 발생되는 상기 복수 종류의 생체 표지자에 의한 라만 신호가 혼합된 반사광을 기 설정된 광 경로를 통해 입력받아 해당 반사광에 대한 분광 정보를 카메라(40)를 통해 출력하되, 시료별로 설정된 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 출력하는 단계(S40)를 포함한다.
또 다른 바람직한 실시 예로서, 상기 라만 분석 방법은 시료에 존재하는 복수 종류의 미량 생체 표지자 정보를 일괄 수집 분석하는 라만 분석 장치의 라만 분석 방법으로서, 상기 연속적 분광 정보를 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵의 형태로 분석하여 분석 결과를 도출하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 분석 결과 도출 단계는 다차원 표지 기술을 기반으로 진단 시약의 후보군을 탐색하고 그 분석 결과를 도출하는 것일 수 있다.
또는, 상기 라만 분석 방법은 상기 라만 맵 상의 정보를 기초로 다차원 다중 표지자 분석 및 측정을 통해 복수 질병에 대한 개별적 발병 가능성을 동시에 분석하는 다중 정량 진단을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
5: 광 경로 10: 레이저 광원
11: 공간 필터(Spatial Filter) 12: 미러
13: 다이크로익 미러(Dichroic Mirror) 14: X축 미러(X-axis Mirror)
15: Y축 미러(Y-axis Mirror)
16,17: 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)
18,19: 드라이버 20: 대물 렌즈
21: 시료
22: 스팟 23: 연속 스캔 경로
24: 연속적 분광 정보 28: 에지 필터(Edge Filter)
29: 스테이지 30: 컴퓨터
35: 분석 툴(Tool)
36: 스팟별 정보를 포함하는 라만 맵(Raman Map)
36: 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵(Raman Map)
40: 카메라 50: 분광부(분광계)
60: 엑추에이터부 65,75: 스캔 제어부
70: 보이스 코일 모터 80: 플립미러
81: 플립미러부
11: 공간 필터(Spatial Filter) 12: 미러
13: 다이크로익 미러(Dichroic Mirror) 14: X축 미러(X-axis Mirror)
15: Y축 미러(Y-axis Mirror)
16,17: 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)
18,19: 드라이버 20: 대물 렌즈
21: 시료
22: 스팟 23: 연속 스캔 경로
24: 연속적 분광 정보 28: 에지 필터(Edge Filter)
29: 스테이지 30: 컴퓨터
35: 분석 툴(Tool)
36: 스팟별 정보를 포함하는 라만 맵(Raman Map)
36: 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵(Raman Map)
40: 카메라 50: 분광부(분광계)
60: 엑추에이터부 65,75: 스캔 제어부
70: 보이스 코일 모터 80: 플립미러
81: 플립미러부
Claims (9)
- 광영역 시료에 존재하는 복수 종류의 미량 생체 표지자 정보를 일괄 수집 분석하는 라만 분석 장치로서,
레이저 광원으로부터 제공되는 입사광을 반사시키며 일축에 대한 반사 경로를 기 설정된 범위의 속도로 가변시키는 플립미러부;
상기 플립미러부의 가변 축과 수직되는 타 축을 기준으로 상기 플립미러부를 위치를 상기 플립미러부 가변속도보다 느린 속도로 상기 플립미러부의 동작에 동기시켜 가변시키는 엑추에이터부;
상기 플립미러부와 엑추에이터부를 제어하여 대물렌즈를 통해 상기 시료에 제공되는 입사광이 검사 영역 중 적어도 일부 영역을 연속적으로 순차 스캔하도록 하는 스캔 제어부;및
상기 스캔 제어부에 의해 입사광이 상기 검사 영역을 순차 스캔하면서 발생되는 상기 복수 종류의 생체 표지자에 의한 라만 신호가 혼합된 반사광을 기 설정된 광 경로를 통해 입력받아 해당 반사광에 대한 분광 정보를 카메라를 통해 출력하되, 시료별로 설정된 하나 이상의 순차 스캔 구간에 대한 연속적 분광 정보를 한 번의 카메라 동작 기간 중 출력하는 분광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 내 다수 생체 표지자를 넓은 시료 영역에 대해서 고속으로 정량 분석하는 라만 분석 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 엑추에이터부는
소형 모터, 피에조 엑추에이터, 초음파 엑추에이터를 포함하는 선형 제어 가능한 범용 구동부 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 플립미러부는
보이스 코일 모터나 MEMS 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 스캔 제어부는
상기 시료를 안착시키는 스테이지를 상기 대물렌즈의 대면에 대해 상하 방향으로 움직이며 상기 스캔에 따른 시료 높이 변화를 보정하는 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 분광부는
500 나노미터에서 600 나노미터 사이에서 최고의 양자 효율(Quantum Efficiency)를 갖는, 또는 다른 광학 영역에서 최대 효율을 갖는 CCD를 포함하는 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 장치 요소들의 최적화를 통하여 탁상형이며 일체형인 것을 특징으로 하는 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 시료는
상기 플립 미러부와 엑튜에어터부가 서로 영향을 주지 않아 공초점 광학계의 고효율 집광을 하면서도 시료 면적이 1 제곱 밀리미터 이상인 것을 특징으로 하는 라만 분석 장치.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 라만 분석 장치를 이용한 시료 내 다수 생체 표지자를 고속 정량 분석하는 라만 분석 방법에 있어서,
a) 상기 연속적 분광 정보를 기 설정된 분포 및 계수 정보를 포함하는 라만 맵의 형태로 분석하여 분석 결과를 도출하는 단계;를 포함하는 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법.
- 제 8항에 있어서,
다차원 다중 표지자 분석 및 측정을 통해 상기 라만 맵 상의 정보를 기초로 복수 질병에 대한 개별적 발병 가능성을 동시에 분석하는 다중 정량 진단을 수행하는 b)단계를 더 포함하는 시료 내 다수 생체 표지자를 정량 분석하는 라만 분석 방법.
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